SISTEM PENGKONDISIAN UDARA HOTEL SANTIKA YOGYAKARTA LANTAI 1

  

SISTEM PENGKONDISIAN UDARA

HOTEL SANTIKA YOGYAKARTA LANTAI 1

TUGAS AKHIR

Untuk memenuhi sebagian persyaratan

mencapai derajat sarjana S-1

  

Diajukan oleh :

SIMEON HERMAWAN

NIM : 065214021

  

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

  

AIR CONDITIONING (AC) SYSTEM OF

HOTEL SANTIKA YOGYAKARTA ON THE FIRST FLOOR

FINAL PROJECT

  

As partitial fulfillment of the requirement

to obtain the Sarjana Teknik degree

in Mechanical Engineering

by

  

SIMEON HERMAWAN

Student Number : 065214021

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

  

ABSTRAK

Perancangan sistem pengkondisian udara dilakukan untuk memperoleh

temperatur, kelembaban, kebersihan, kesejukan udara dan pendistribusian udara

yang nyaman pada gedung Hotel. Pada Tugas Akhir ini penulis menggunakan

Hotel Santika Premiere Yogyakarta sebagai gedung Hotel yang akan dirancang.

  

Pengkondisian udara yang dirancang adalah lantai I Hotel Santika Premiere

Yogyakarta. Sistem pengkondisian udara yang digunakan dalam perancangan ini

menggunakan sistem air-udara. Sistem air-udara ini menggunakan AHU (Air

Handling Unit ) dan FCU (Fan Coil Unit). Komponen utama pada mesin

pendingin/refrigerasi adalah evaporator, kompresor, katup ekspansi, kondenser.

  

Komponen pendukung sistem pengkondisian udara yang digunakan adalah

pompa, air cooled chiller, AHU, dan FCU. Refrigeran yang digunakan adalah R-

  22. Perhitungan beban pendinginan untuk gedung Hotel Santika Premiere

Yogyakarta lantai I diperoleh sebesar 72,71 TR. Pada perancangan sistem

pengkondisian udara ini menggunakan Air Cooled Chiller Carrier 30 GTN 080,

AHU I Carrier 39G 1724, AHU II Carrier 39G 1118, AHU III 39G 0914, FCU

standard room Carrier 42 CMX 003, FCU deluxe room Carrier 42 CMX 004,

FCU suite room Carrier 42 CMX 006.

KATA PENGANTAR

  Puji syukur kami panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa, atas segala

rahmat dan anugrah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.

  Tugas Akhir merupakan sebagian persyaratan yang wajib ditempuh oleh

setiap mahasiswa Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi,

Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Tugas Akhir ini juga merupakan wujud

pemahaman dari hasil belajar mahasiswa selama mengikuti kegiatan perkuliahan

di Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

  Dalam Tugas Akhir ini akan dibahas mengenai perancangan sistem

pengkondisian udara (AC) untuk Hotel Santika Yogyakarta. Dalam Tugas Akhir

tersebut penulis merancang ulang sistem pengkondisian udara pada lantai 1 Hotel

Santika Yogyakarta dengan menggunakan sistem AC sentral.

  Penulis menyadari bahwa penyusunan Tugas Akhir ini melibatkan banyak pihak. Dalam kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada :

  

1. Yosef Agung Cahyanta, S.T., M.T., Dekan Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

  

2. Budi Sugiharto, S.T., M.T., Ketua Program Studi Teknik Mesin Universitas

Sanata Dharma Yogyakarta.

  3. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T., Dosen Pembimbing Tugas Akhir.

  4. Budi Setyahandana, S.T., M.T., Dosen Pembimbing Akademik.

  

6. Ibu Fiatin Riastuti, S.E. Sekretaris bagian Engineering Hotel Santika

Yogyakarta.

  

7. Bapak dan Ibu penulis yang memberikan motivasi/semangat paling kuat dan

membiayai penulis dalam menyelesaikan kuliah dan Tugas Akhir ini.

  

8. Adik penulis Tabita Hermayani dan Hana Hermantriani yang selalu

memberikan semangat dan motivasi dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

  

9. Teman akrab penulis, Maria Karina Metta Hanjani yang selalu memberikan

dorongan semangat, menghibur di kala susah, dan memberikan motivasi dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

  

10. Nona Ria, wanita yang sekarang berada di relung hatiku, yang menjadi

inspirasi, dan semangatku di dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

  

11. Teman-teman seperjuangan kelompok TA, FX. Hatminto Widhi Kuncoro, dan

Evan terimakasih atas sumbangan pemikiran di dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

  12. Teman-teman Teknik Mesin 2006, adik-adik Teknik Mesin angkatan 2007.

  

13. Seluruh staf pengajar Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata

Dharma yang telah mendidik dan memberikan ilmu pengetahuan kepada kami

  

14. Serta semua pihak yang tidak mungkin disebutkan satu per satu yang telah

ikut membantu dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

  Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan-kekurangan yang

  

Tugas Akhir ini dapat bermanfaat, baik bagi penulis maupun pembaca. Terima

kasih.

  Yogyakarta, Maret 2010 Penulis

  

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL .............................................................................................. i

TITLE PAGE ........................................................................................................ ii

HALAMAN PENGESAHAN.............................................................................. iii

HALAMAN PERSETUJUAN ............................................................................ iv

HALAMAN PERNYATAAN .............................................................................. v

ABSTRAK ............................................................................................................ vi

HALAMAN PERSETUJUAN PUBLIKASI .................................................... vii

KATA PENGANTAR........................................................................................ viii

DAFTAR ISI.......................................................................................................... x

DAFTAR TABEL ............................................................................................... xii

DAFTAR GAMBAR.......................................................................................... xiv

BAB I PENDAHULUAN

  1.1. Latar Belakang ........................................................................................ 1

  1.2. Tujuan ..................................................................................................... 2

  1.3. Manfaat ................................................................................................... 3

  1.4. Langkah Perancangan ............................................................................. 3

  1.5. Batasan Masalah ..................................................................................... 4

  BAB II LANDASAN TEORI

  2.1. Mekanisme Perpindahan Kalor............................................................... 6

  2.2. Tujuan Penyegaran Udara....................................................................... 8

  2.3. Sistem Penyegaran Udara ....................................................................... 8

  2.4. Mesin Pendingin Dengan Siklus Kompresi Uap .................................. 11

  2.5. Faktor Pertimbangan Dalam Pemilihan Sistem Penyegaran Udara...... 17

  2.6. Komponen Utama Mesin Pendingin/Refrigerasi .................................. 18

  2.7. Komponen Pendukung Dalam Sistem Penyegaran Udara.................... 26

  2.8. Refrigeran ............................................................................................. 28

  2.9. Sistem Perpipaan....................................................................................29

  BAB III BEBAN PENDINGINAN

  3.1. Kalor Sensibel ....................................................................................... 31

  3.2. Kalor Laten ........................................................................................... 32

  3.3. Kondisi Umum Bangunan..................................................................... 32

  3.4. Rumus yang Digunakan Dalam Perhitungan Beban Pendinginan........ 39

  3.5. Perhitungan Beban Pendinginan pada Lantai I Hotel Santika Premiere Yogyakarta ............................................................................ 43

  3.6. Psychometric Chart ............................................................................. 120

  BAB IV PEMILIHAN AIR COOLED CHILLER, AHU, dan FCU

  

4.3. FCU (Fan Coil Unit) ........................................................................... 152

  BAB V PERANCANGAN SISTEM PERPIPAAN dan DUCTING

  5.1. Sistem Perpipaan yang Digunakan ..................................................... 158

  5.2. Debit Air Pendingin Melalui Unit Penyegar Udara ............................ 159

  5.3. Perhitungan Sistem Perpipaan Lantai I Hotel Santika Premiere Yogyakarta .......................................................................................... 161

  5.4. Perhitungan Head Pompa Lantai I Hotel Santika Premiere Yogyakarta .......................................................................................... 175

  5.5. Sistem Ducting Lantai I Hotel Santika Premiere Yogyakarta ............ 177

  

BAB VI LANGKAH-LANGKAH MENGHEMAT ENERGI PADA HOTEL

  6.1. Langkah-langkah Menghemat Energi Pada Hotel .............................. 189

  6.2. Pemeliharaan Rutin Terhadap Mesin AC/Chiller ............................... 200

  BAB VII KESIMPULAN

  7.1. Kesimpulan ......................................................................................... 202

DAFTAR PUSTAKA........................................................................................ 204

  

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1. Nilai Koefisien Perpindahan Panas Melalui Dinding .......................... 45Tabel 3.2. Maximum Solar Heat Gain Factors Untuk Kaca ................................ 48Tabel 3.3. Shading Coefficients Untuk Kaca ........................................................ 49Tabel 3.4. Cooling Load Factors Untuk Kaca Dengan Interior Shading ............. 50Tabel 3.5. Sensible and Laten Heat Gain Pada Manusia...................................... 52Tabel 3.6. CFM Untuk Ventilasi........................................................................... 53Tabel 3.7. Data Hasil Perhitungan Total Beban Pendinginan Standar Room ...... 55Tabel 3.8. Data Hasil Perhitungan Total Beban Pendinginan Deluxe Room ....... 61Tabel 3.9. Data Hasil Perhitungan Total Beban Pendinginan Suite Room .......... 67Tabel 3.10. Heat Gain From Restaurant Appliances ............................................ 70Tabel 3.11. Properties of Common Foods ............................................................ 73Tabel 3.12. Data Hasil Perhitungan Total Beban Pendinginan Jatinom Indonesia Restaurant ......................................................................... 76Tabel 3.13. Data Hasil Perhitungan Total Beban Pendinginan Pandan Sari Coffee Shop ....................................................................................... 83Tabel 3.14. Data Hasil Perhitungan Total Beban Pendinginan Samudera Bar, Lobby, dan Receptionist.................................................................... 89Tabel 3.15. Data Hasil Perhitungan Total Beban Pendinginan Ruang Ardiyanto Batik ................................................................................. 95Tabel 3.17. Data Hasil Perhitungan Total Beban Pendinginan Ruang Shop I.... 107Tabel 3.18. Data Hasil Perhitungan Total Beban Pendinginan Ruang Shop II .. 113Tabel 3.19. Data Hasil Perhitungan Total Beban Pendinginan Koridor............. 118Tabel 4.1. Jenis-jenis Air Cooled Chiller Carrier 30GTN,GTR ......................... 141Tabel 4.2. Spesifikasi Air Cooled Chiller Tipe 30GTN-080, pada 50 Hz.......... 142Tabel 4.3. Cooling Capacity pada Frekuensi 50 Hz ........................................... 143Tabel 4.4. Jenis-jenis AHU Carrier 39 G............................................................ 147Tabel 4.5. Spesifikasi FCU 42CMX,C/V-2ROW............................................... 154Tabel 5.1. Hasil Perhitungan Laju Aliran Pendingin .......................................... 161Tabel 5.2. Equivalent Feet of Pipe for Fitting and Valves.................................. 166Tabel 5.3. Tabel Perhitungan Friction Loss dan Pressure Drop Untuk Perpipaan Jalur 1 ................................................................................ 168Tabel 5.4. Tabel Perhitungan Friction Loss dan Pressure Drop Untuk Perpipaan Jalur 2................................................................................ 172Tabel 5.5. Recommended maximum duct velocity for low velocity system (FPM) ................................................................................................. 179Tabel 5.6. Tabel Perhitungan Friction Loss Dan Ukuran Ducting AHU I ......... 185Tabel 5.7. Tabel Perhitungan Friction Loss Dan Ukuran Ducting AHU II ........ 187Tabel 5.8. Tabel Perhitungan Friction Loss Dan Ukuran Ducting AHU III....... 188Tabel 6.1. Standar Penerangan Untuk Sektor Perhotelan ................................... 199

  

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1. Hotel Santika Premiere Yogyakarta................................................... 4Gambar 1.2. Hotel Santika Premiere Yogyakarta................................................... 5Gambar 2.1. Sistem Air-Udara ............................................................................... 9Gambar 2.2. Sistem Udara Penuh ......................................................................... 10Gambar 2.3. Sistem Air Penuh ............................................................................. 11Gambar 2.4. Siklus Kompresi Uap ....................................................................... 13Gambar 2.5. Diagram P-h ..................................................................................... 14Gambar 2.6. Kompresor Torak ............................................................................. 19Gambar 2.7. Langkah Kerja Kompresor............................................................... 21Gambar 2.8. Kondenser Berpendingin Udara....................................................... 23Gambar 2.9. Flooded Evaporator dan Direct Expansion Evaporator ................... 25Gambar 2.10. Pemisah Minyak Pelumas Dengan Penyaring ............................... 27Gambar 3.1. Denah Gedung Hotel Santika Premiere Yogyakarta Lantai I .......... 33Gambar 3.2. Sistem Pengkondisian Udara Di Dalam Ruang ber- AC ............... 125Gambar 3.3. Diagram Psikometri Untuk AHU I Lantai I Hotel Santika Premiere Yogyakarta............................................... 126Gambar 3.4. Diagram Psikometri Untuk AHU II Lantai I Hotel Santika Premiere Yogyakarta............................................... 132Gambar 3.5. Diagram Psikometri Untuk AHU III Lantai IGambar 4.2. Gambar Grafik Pemilihan AHU..................................................... 148Gambar 4.3. AHU Carrier 39G........................................................................... 149Gambar 4.4. Dimensi Ukuran FCU 42 CMX, C/V-2ROW ................................ 155Gambar 4.5. FCU 42 CMX, C/V-2ROW ........................................................... 156Gambar 5.1. Two Pipe Direct Return System..................................................... 159Gambar 5.2. Grafik Friction Loss Untuk Air Dalam Pipa Tembaga .................. 165Gambar 5.3. Sistem Perpipaan Lantai I Hotel Santika Premiere Yogyakarta .... 167Gambar 5.4. Sistem Perpipaan Lantai I Hotel Santika Yogyakarta Jalur 1 ........ 170Gambar 5.5. Sistem Perpipaan Lantai I Hotel Santika Yogyakarta Jalur 2 ........ 174Gambar 5.6. Friction Loss For Air Flow in Galvanized Steel Round Duct........ 180Gambar 5.7. Equivalent Round Duct Sizes......................................................... 181Gambar 5.8. Sistem Ducting Lantai I Hotel Santika Yogyakarta AHU I........... 182Gambar 5.9. Sistem Ducting Lantai I Hotel Santika Yogyakarta AHU II.......... 183Gambar 5.10. Sistem Ducting Lantai I Hotel Santika Yogyakarta AHU III ...... 184

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Pada masa sekarang ini tuntutan kebutuhan hidup makin lama makin banyak.

  Salah satu dari sekian banyak kebutuhan manusia adalah kebutuhan akan rasa nyaman di dalam beraktivitas. Kenyamanan di dalam beraktivitas dapat dicapai dengan tersedianya lingkungan yang bersih, sejuk, dan bebas dari polusi. Tentu keadaan yang seperti ini sudah sangat jarang ditemukan di lingkungan tempat tinggal kita, khususnya daerah perkotaan.

  Dalam kondisi seperti ini, manusia dituntut untuk aktif di dalam berbagai macam kegiatan/aktivitas. Akan tetapi, dengan keadaan udara yang panas, kotor, dan kurangnya suplai oksigen yang kita hirup dalam udara akan menyebabkan manusia lebih cepat lelah, mengantuk, malas beraktivitas, dan sangat dimungkinkan timbulnya penyakit-penyakit yang berhubungan dengan saluran pernapasan.

  Udara kotor dapat disebabkan karena adanya berbagai macam polusi udara. Polusi udara ini dapat disebabkan dari berbagai macam sumber, yaitu asap

knalpot kendaraan bermotor, asap rokok, asap dari pabrik-pabrik yang beroperasi,

asap pembakaran sampah, bakteri/virus, bau keringat manusia.

    Berbagai macam upaya telah dilakukan manusia untuk mengurangi udara panas dan kotor. Salah satunya dengan menggunakan AC(Air Conditioning), yang dapat digunakan pada berbagai macam bangunan dan kendaraan. AC pada bangunan dapat berupa AC central atau AC split. Untuk bangunan dengan ukuran yang besar, seperti rumah sakit, bank, perkantoran, hotel, supermarket, mall dll lebih cocok menggunakan AC central, tetapi untuk bangunan dengan ukuran kecil ataupun sedang akan lebih cocok menggunakan AC split.

  Gedung Hotel Santika Premiere Yogyakarta merupakan salah satu gedung yang berperan penting dalam mobilitas pengunjung atau turis/wisatawan asing maupun domestik dengan berbagai keperluan/kegiatan. Oleh karena itu, untuk mendukung seluruh kegiatan di dalamnya, maka sirkulasi udara di dalam gedung hotel harus dibuat sedemikian rupa sehingga pengunjung di dalamnya merasa nyaman dan betah.

1.2 Tujuan 1. Mengkondisikan udara dalam suatu ruangan pada suhu yang nyaman.

  

2. Mengkondisikan udara dalam suatu ruangan pada RH (kelembaban) tertentu.

  3. Mengkondisikan ruangan agar udara segar tercukupi.

  4. Menjaga agar udara di dalam ruangan bersih dan terbebas dari polusi, baik itu dari debu, kuman, virus, bakteri, maupun bibit penyakit.

  5. Menghilangkan bau – bau yang menyengat dari ruangan.

    6. Membuang udara kotor yang ada dalam ruangan.

7. Mengatur sistem aliran udara dalam udara sehingga kondisi udara baik suhu dan kelembabannya merata.

1.3 Manfaat 1. Membuat pengunjung merasa nyaman untuk beristirahat di dalam kamar.

  2. Membuat pengunjung merasa betah di dalam hotel.

  3. Memberikan suplai udara segar pada pengunjung hotel.

  4. Meningkatkan produktivitas para staff Hotel Santika Yogyakarta.

1.4 Langkah perancangan 1. Menentukan gedung yang akan dijadikan sebagai latar perancangan.

  2. Mengetahui atau menggambar terlebih dahulu denah ruangan.

  3. Melakukan perhitungan beban pendinginan dalam setiap ruangan.

  4. Menentukan air cooled chiller yang akan digunakan sesuai beban pendinginan.

  5. Menentukan AHU (Air Handling Unit) dan FCU (Fan Coil Unit)

  6. Menggambar dan merancang sistem pengkondisian udara, baik itu ducting maupun sistem perpipaannya.

   

1.5 Batasan Masalah

  Batasan masalah dalam perancangan ini adalah merancang ulang sistem pengkondisian udara (AC) yang diperuntukkan bagi Hotel Santika Premiere Yogyakarta yang terletak di Jalan Jenderal Sudirman No.19 Yogyakarta. Sistem pengkondisian yang dipilih adalah sistem AC sentral, ¾ AC sentral ini dirancang menggunakan mesin pendinginan udara (Air

  Cooled Chiller) , AHU (Air Handling Unit), dan FCU (Fan Coil Unit) ¾ Air Cooled Chiller, AHU, dan FCU yang akan digunakan pada rancangan ini sudah terdapat dipasaran.

  ¾ Temperatur udara lingkungan yang terletak diluar dan didalam ruangan dianggap tetap (tidak berubah terhadap waktu).

Gambar 1.1 Hotel Santika Premiere Yogyakarta

   

Gambar 1.2 Hotel Santika Premiere Yogyakarta

   

   

BAB II LANDASAN TEORI

2.1. Mekanisme Perpindahan Kalor

  Panas didefinisikan sebagai bentuk energi yang berpindah antara dua sistem yang dikarenakan perbedaan temperatur. Sedangkan dalam kehidupan sehari-hari, kalor sering digunakan untuk mengartikan tenaga dalam (energi internal). Dalam termodinamika, kalor dan energi internal adalah dua hal yang berbeda, energi adalah suatu sifat tetapi kalor bukan merupakan sifat. Suatu benda mengandung energi tetapi bukan kalor, energi berhubungan dengan suatu keadaan sedangkan kalor berhubungan dengan proses. Maka dalam termodinamika, kalor berarti heat transfer.

  Perpindahan kalor (heat transfer) adalah energi sebagai hasil dari perbedaan temperatur. Adapun mekanisme perpindahan kalor dapat terjadi secara konduksi, konveksi, dan radiasi.

  2.1.1. Perpindahan Kalor Secara Konduksi Perpindahan kalor secara konduksi adalah proses mengalirnya kalor dari daerahyang bertemperatur tinggi ke daerah yang bertemperatur lebih rendah di dalam satu medium atau antar medium berlainan yang bersinggungan secara langsung.

   

  2.1.2. Perpindahan Kalor Secara Konveksi Perpindahan kalor secara konveksi adalah perpindahan kalor yang disebabkan karena adanya fluida yang mengalir. Perpindahan kalor konveksi dapat terjadi secara alami (natural convection) dan secara paksa (forced convection). Konveksi alami terjadi karena adanya fluida yang mengalir tanpa ada sumber gerakan dari luar. Sedangkan konveksi paksa terjadi karena adanya sumber gerakan dari luar yang menyebabkan fluida mengalir, misalnya kipas, pompa, kompresor, blower, dan sebagainya.

  2.1.3. Perpindahan Kalor Secara Radiasi Perpindahan kalor secara radiasi adalah perpindahan panas oleh adanya gerakan gelombang elektromagnetik. Pads perpindahan panas konduksi dan konveksi memerlukan adanya media, tetapi pads perpindahan kalor secara radiasi di ruang hampa atau tanpa adanya perantara medium juga dapat terjadi.

   

  2.2. Tujuan Penyegaran Udara Tujuan dari penyegaran udara adalah supaya temperatur, kelembaban, kebersihan dan distribusi udara dalam ruangan dapat dipertahankan pada tingkat yang diinginkan.

  2.3. Sistem Penyegaran Udara Jenis sistem penyegaran udara yang digunakan dalam perancangan adalah sistem air-udara. Adapun sistem penyegaran udara lainnya adalah sistem udara penuh dan sistem air penuh.

  2.3.1. Si stem Air-Udara Dalam sistem air-udara, seperti terlihat pada Gambar 2.1, unit koil- kipas udara atau unit induksi dipasang di dalam ruangan yang akan disegarkan. Air dingin (dalam hal pendinginan) atau air panas (dalam hal pemanasan) dialirkan ke dalam unit tersebut, sedangkan udara ruangan dialirkan melalui unit tersebut sehingga menjadi dingin atau panas.

  Selanjutnya, udara tersebut bersirkulasi di dalam ruangan. Demikian pula untuk keperluan ventilasi, udara luar yang telah didinginkan dan dikeringkan atau udara luar yang telah dipanaskan dan dilembabkan dialirkan dari mesin penyegar sentral ke ruangan yang akan disegarkan.

  Oleh karena berat jenis dan kalor spesifik air lebih besar dari pada udara, maka baik daya yang diperlukan untuk mengalirkan maupun

    ukuran pipa yang diperlukan untuk memindahkan kalor yang sama, adalah lebih kecil.

  Seperti terlihat pada Gambar 2.1, untuk sistem air-udara jumlah pemasukan udara ke dalam ruangan biasanya sama dengan jumlah udara luar untuk ventilasi atau jumlah udara yang dikeluarkan dari ruangan. Udara luar tersebut di atas, didinginkan dan dikeringkan, atau dipanaskan dan dilembabkan dan termasuk sebagian dari beban kalor ruangan. Udara tersebut dinamai udara primer. Pada umumnya, sebagian dari kalor sensibel dari ruangan diatasi oleh unit ruangan, sedangkan kalor laten diatasi oleh udara primer.

Gambar 2.1 Sistem Air-Udara

   

  2.3.1. Si stem Udara Penuh Pada sistem udara penuh campuran udara luar dan udara ruangan didinginkan dan dilembabkan, kemudian dialirkan kembali ke dalam ruangan melalui saluran udar a (ducti ng). Mesin pendingin dari sistem udara penuh terletak di dalam ruangan yang akan disegarkan.

Gambar 2.2 Sistem Udara Penuh

  2.3.2.   Sistem Air Penuh Pada sistem air penuh air dingin dialirkan melalui FCU untuk penyegaran udara. FCU diletakkan di dalam ruangan yang akan dikondisikan udaranya.

   

Gambar 2.3 Sistem Air Penuh

2.4. Mesin Pendingin Dengan Siklus Kompresi Uap

  2.4.1. Proses Siklus Kompresi Uap Mesin pendingin dengan siklus kompresi uap menggunakan empat komponen utama yaitu: kompresor, kondensor, katup ekspansi dan evaporator. Sistem ini menggunakan kompresor untuk mengalirkan refrigeran yang ada di dalam sistem. Kompresor mengisap uap refrigeran dari ruang penampung uap.di dalam penampung uap, tekanannya

    keadaan uap dan bertemperatur rendah. Di dalam kompresor, tekanan refrigeran dinaikkan sehingga memudahkan pencairannya kembali. Energi yang diperlukan untuk kompresi diberikan oleh motor listrik yang menggerakkan kompresor. Uap refrigeran yang bertekanan dan bertemperatur tinggi pada akhir kompresi dapat dengan mudah dicairkan dengan mendinginkannya dengan air pendingin atau dengan udara lingkungan temperatur normal. Di mana uap refrigeran melepaskan kalor laten pengembunannya kepada air pendingin atau udara pendingin di dalam kondenser, sehingga mengembun dan menjadi cair. Selama refrigeran mengalami perubahan dari fasa uap ke fasa cair, terdapat campuran refrigeran dalam fasa uap dan cair, tekanan pengembunan dan temperatur pengembunannya konstan. Kalor yang dikeluarkan di dalam kondenser adalah jumlah kalor yang diperoleh dari udara yang mengalir melalui evaporator (kapasitas pendinginan) dan kerja (energi) yang diberikan oleh kompresor kepada refrigeran. Uap refrigeran menjadi cair sempurna di dalam kondensor, kemudian dialirkan ke dalam pipa evaporator melalui katup ekspansi. Dalam hal ini, temperatur refrigeran cair biasanya 5-10 °F lebih rendah dari temperatur refrigeran cair jenuh pada tekanan kondensasinya. Temperatur tersebut menyatakan besarnya derajat pendinginan lanjut (degree of subcooling ).

    Untuk menurunkan tekanan dari refrigeran cair bertekanan tinggi yang dicairkan di dalam kondensor supaya dapat mudah menguap maka dipergunakan alai yaitu katup ekspansi atau pipa kapiler. Diameter dalam dan panjang dari katup ekspansi ditentukan berdasarkan besarnya perbedaan tekanan yang diinginkan, antara bagian yang bertekanan tinggi dan bagian yang bertekanan rendah, dan jumlah refrigeran yang bersirkulasi. Tekanan cairan refrigeran yang keluar dari katup ekspansi didistribusikan secara merata ke dalam pipa evaporator. Di dalam evaporator, refrigeran akan menguap dan menyerap kalor dari udara ruangan yang dialirkan melalui permukaan luar dari pipa evaporator. Apabila udara didinginkan di bawah titik embun, maka air yang ada dalam udara, akan mengembun pada permukaan evaporator.

Gambar 2.4. Siklus kompresi uap

    Cairan refrigeran diuapkan secara berangsur-angsur karena menerima kalor laten penguapan, selama mengalir di dalam pipa evaporator. Selama proses penguapan, di dalam pipa akan terdapat campuran refrigeran dalam fasa cair dan gas. Oleh sebab itu, biasanya dilakukan pemanasan lanjut o

  (superheating) sebesar 5 - 10 F lebih tinggi dari uap jenuh, agar refrigeran masuk ke kompresor semuanya berwujud gas. Selanjutnya refrigeran masuk ke dalam kompresor dan siklus tersebut terjadi secara berulang- ulang. Tujuan lain dari subcooling dan superheating adalah untuk menaikkan nilai COP (Coefficient of Performance).

Gambar 2.5. Diagram P – h

    Proses-proses yang terjadi pada siklus kompresi uap yang ditunjukkan pada

Gambar 2.5. sebagai berikut : 1 - 2 : Proses kompresi berlangsung di kompresor

  2 - 4 : Proses pelepasan kalor dan pengembunan refrigeran 4 - 5 : Proses pendinginan lanjut (subcooling) 5 - 6 :Proses penurunan tekanan (throtling) berlangsung di katup ekspansi 6 - 1 : Proses penguapan berlangsung di evaporator

  2.4.2. Perhitungan Siklus Kompresi Uap Perhitungan siklus kompresi uap dengan berdasarkan diagram P – h dapat menentukan besarnya daya kompresor yang diperlukan dan COP yang dihasilkan oleh mesin pendingin. Daya kompresor yang diperlukan untuk mengkondisikan udara pada temperatur tertentu adalah : W komp = . (h

  2 -h 1 ) (BTU/menit)…………………………….. (2.1) keterangan : : massa aliran refrigeran (lb/menit) h : besarnya entalpi pada saat masuk kompresor (BTU/lb)

  1 h

2 : besarnya entalpi pada saat keluar dari kompresor (BTU/lb)

    Refrigeration Effect (RE) adalah RE = h 6 -h

1 (BTU/Ib) …………………………………………(2.2)

Keterangan : h 6 : besarnya entalpi pada saat masuk evaporator (BTU/lb) Kalor yang diserap evaporator adalah :

  Q in = r (h 1 -h 5 ) (BTU/mnt)…………………………………..(2.3) Dari persamaan (2.2) dan (2.3), maka laju aliran massa refrigeran dapat ditulis : lb/menit … … … … … … … … … … … … … … … … . 2.4 Kalor yang dilepas kondenser adalah

  Q out = (h 2 —h 4 ) (BTU/mnt) ………………………………..(2.5) Keterangan : h 4 : besarnya entalpi pada saat sebelum masuk proses subcooling (BTU/1b)

  COP yang dihasilkan oleh mesin pendingin adalah : … … … … … … … … … … … … … … … … … . . … … . 2.6

   

2.5. Faktor Pertimbangan Dalam Pemilihan Sistem Penyegaran Udara

  Sistem penyegaran udara untuk kenyamanan manusia dirancang agar temperatur, kelembapan, kebersihan dan pendistribusian udara dapat dipertahankan pada keadaan yang diinginkan. Oleh sebab itu, perancangan harus mempertimbangkan faktor-faktor dalam pemilihan sistem penyegaran udara.

  Adapun faktor-faktor pemilihan sistem penyegaran udara meliputi :

  a. Faktor kenyamanan Kenyamanan pada sistem penyegaran udara yang dirancang ditentukan oleh beberapa parameter, antara lain : aliran udara, kebersihan udara, bau, kualitas ventilasi, tingkat kebisingan dan interior ruangan. Tingkat keadaan pada sistem penyegaran udara dirancang dapat diatur dengan sistem pengaturan yang ada pada mesin penyegar udara.

  b. Faktor ekonomi Dalam proses pemasangan, operasi dan perawatan, serta sistem pengaturan yang digunakan harus diperhitungkan pula segi-segi ekonominya. Oleh sebab itu, dalam perancangan sistem penyegaran udara harus mempertimbangkan biaya awal, operasional, dan biaya perawatan yaitu sistem tersebut dapat beroperasi maksimal dengan biaya total yang serendah-rendahnya.

   

  c. Faktor operasi dan perawatan Pemilihan sistem penyegaran udara yang paling disukai adalah sistem yang mudah dipahami konstruksi, susunan dan cara menjalankannya. Beberapa faktor pertimbangan operasi dan perawatan meliputi :

  − Konstruksi sederhana − Tahan lama − Mudah direparasi jika terjadi kerusakan − Mudah perawatannya − Dapat fleksibel melayani perubahan kondisi operasi − Efisiensi tinggi

2.6. Komponen Utama Mesin Pendingin/Refrigerasi

  Komponen utama dari mesm pendingin/refrigerasi terdiri dari kompresor, kondenser, katup ekspansi dan evaporator.

  2.6.1. Kompresor Dalam sistem penyegaran udara, fungsi dari kompresor adalah untuk mengalirkan dan menaikkan tekanan refrigeran dalam mesin pendingin agar dapat berlangsung proses pendingin. Kompresor terdiri dari beberapa jenis, yaitu : − Kompresor torak (reciprocating compressor)

  − Kompresor rotary (rotary compressor)

    − Kompresor sentrifugal (centrifugal compressor) − Kompresor hermetik (hermetic compressor) − Kompresor semi hermetik Perancangan penyegaran udara ini akan digunakan jenis kompresor torak

  (reciprocating compressor) dengan pertimbangan efisiensi tinggi, tidak berisik, dan umur pakai lebih panjang. Pada Gambar 2.6. menunjukkan konstruksi dari kompresor torak.

Gambar 2.6. kompresor torak

  Adapun cara kerja kompresor torak sebagai berikut : Lubang yang dilalui refrigeran menuju ke kompresor dan dari kompresor dikontrol oleh katup masuk (suction valve) dan katup keluar (discharge valve ). Kedua katup tersebut terletak pada bagian tutup silinder. Gerak naik turun katup menyebabkan refrigeran dapat mengalir keluar melalui

    saluran keluar (discharge) dan dapat masuk melalui saluran masuk (suction).

  Pada saat torak bergerak ke bawah (menjauhi dari katup masuk) maka tekanan di dalam silinder menjadi berkurang lebih kecil dibanding tekanan di atasnya, dengan demikian refrigeran akan dapat mendorong katup masuk ke sebelah dalam dan mengalirlah refrigeran masuk ke dalam silinder kompresor. Pada saat gerak katup ke atas dan katup tertutup (karena telah dicapai keseimbangan) tekanan di dalam silinder naik sedikit demi sedikit sesuai dengan jarak yang sudah ditempuh torak. Akibat daya dorong ke atas maka uap refrigerant terkompresikan sehingga sanggup mendorong katup keluar (discharge valve) ke arah atas dan dapat mengalirkan refrigeran

tersebut menuju kondenser pada tekanan dan temperatur tinggi.

   

Gambar 2.7. Langkah kerja kompresor

  Berdasarkan Gambar 2.7. torak berada di titik mati atas, katup masuk (suction valve) dan katup keluar (discharge valve) tertutup. Katup keluar (discharge valve) tertutup karena gaya tekan dari luar terhadapnya, sedangkan katup masuk (suction valve) tertutup karena tekanan yang ada pada ruang antara (clearance) kepala kepala torak dengan tutup silinder. Jika torak bergerak ke bawah tekanan di dalam silinder menjadi menurun karena volumenya membesar. Pada saat tekanannya lebih kecil dari tekanan masuk, katup saluran masuk terbuka dan uap akan mengalir masuk ke dalam silinder. Kejadian ini akan terus terjadi sampai torak mencapai titik mati bawah. Setelah mencapai titik mati bawah, katup masuk akan tertutup lagi karena gaya pegas.yang bekerja padanya.

  Kemudian torak bergerak lagi ke atas, volume di dalam silinder mengecil, berarti uap yang ada di dalammya tertekan dan tekanannya menjadi naik.

    Pada saat tekanan uap tersebut lebih besar dari gays pegas pada katup keluar (discharge valve) maka katup keluar akan terbuka dan uap akan mengalir ke dalam kondenser.

  2.6.2. Kondenser Fungsi dari kondenser adalah untuk mendinginkan atau mengembunkan uap refrigeran di dalam sistem penyegaran udara sehingga refrigeran tersebut berubah fase menjadi cair. Jumlah kalor yang dilepaskan oleh kondenser ke media pendingin merupakan jumlah kalor yang diterima dari evaporator dan kalor akibat kompresi oleh kompresor. Berdasarkan media pendinginannya, kondenser dibagi menjadi 3 macam yaitu : − Kondenser berpendinginan udara (air cooled) − Kondenser berpendinginan air (water cooled) − Kondenser jenis campuran (evaporative) Pada perancangan sistem penyegaran udara akan digunakan kondenser berpendinginan udara (air cooled). Pada Gambar 2.8. menunjukkan salah satu jenis dari kondenser berpendinginan udara.

   

Gambar 2.8. Kondenser berpendinginan udara

  Kondenser berpendinginan udara menggunakan udara yang berada disekitar kondenser untuk mendinginkan koil-koil kondenser. Kondenser jenis pada umumnya memiliki fan dibagian atas untuk mensirkulasikan udara melewati koil-koil kondenser. Kondenser ini memiliki biaya perawatan yang lebih murah dan pengoprasiannya mudah. Kondenser tipe ini harus dipasang pada bagian atap gedung, supaya mendapatkan udara pendingin yang cukup.

  2.6.3. Katup Ekspansi Fungsi dari katup ekspansi adalah untuk menurunkan tekanan cairan refrigeran dari tekanan tinggi ke tekanan yang rendah dan mengatur jumlah refrigeran yang masuk ke dalam evaporator sesuai dengan beban pendinginan yang harus dilayani oleh evaporator. Katup ekspansi yang

    banyak digunakan adalah

  1. Katup ekspansi otomatis termostatik

  2. Katup ekspansi manual

  3. Katup ekspansi tekanan konstan

  4. Pipa kapiler

  5. Orifice plates

  2.6.4. Evaporator Fungsi dari evaporator adalah untuk menyerap kalor pada suatu produk yang akan didinginkan serta untuk menguapkan cairan refrigeran yang ada di dalam sistem penyegaran udara. Temperatur refrigeran di dalam evaporator selalu lebih rendah daripada temperatur sekelilingnya, sehingga kalor yang ada di sekelilingnya dapat diserap oleh refrigeran. Evaporator menguapkan cairan refrigeran juga bertujuan agar tidak merusak kompresor.

  Pada water chiller, evaporator digunakan untuk mendinginkan air dan merubah fase refrigerant menjadi gas. Air yang telah didinginkan pada

water chiller akan digunakan untuk mengkondisikan udara ruangan.

    Terdapat dua jenis evaprorator yang sering digunakan pada water chiller yaitu :

• flooded evaporator
• direct expansion evaporator

Gambar 2.9 Flooded Evaporator dan Direct Expansion Evaporator

   

2.7. Komponen Pendukung Dalam Sistem Penyegaran Udara

  2.7.1. Pompa Dalam hal ini, pompa berfungsi untuk mensirkulasikan air dingin ke dalam ruangan yang akan dikondisikan udaranya serta untuk memompakan air dari dan ke evaporator untuk didinginkan. Pada perancangan penyegaran udara ini digunakan pompa sentrifugal, dengan pertimbangan perawatan dan pengoprasiannya yang mudah.

2.7.2. Kipas dan Blower Kipas berfungsi untuk menghisap udara dari luar atau ke luar ruangan.

  Blower juga mempunyai fungsi yang sama, hanya saja blower mampu menghisap udara dalam kapasitas yang sangat besar.

  2.7.3. Pemisah Minyak Pelumas Kompresor torak merupakan salah satu jenis kompresor yang membutuhkan pelumasan untuk mengurangi gesekan antara bagian ring piston dan dinding silinder. Pelumas (refrigerator oil) yang digunakan untuk melumasi kompresor akan bercampur dengan refrigeran. Pelumas akan mengganggu proses perpindahan kalor yang terjadi di evaporator dan kondenser. Untuk mencegah terjadinya minyak pelumas ikut masuk ke dalam

    minyak pelumas di antara kompresor dan kondenser. Pemisah tersebut akan memisahkan pelumas dari refrigeran dan akan mengalirkannya kembali ke dalam ruang engkol kompresor.

Gambar 2.10. Pemisah minyak pelumas dengan penyaring

  Minyak yang terpisah tersebut akan berkumpul di bagian bawah dari pemisah minyak pelumas. Apabila permukaan minyak pelumas telah mencapai suatu ketinggian tertentu, minyak pelumas tersebut akan mengalir ke dalam ruang engkol kompresor secara otomatik, yaitu apabila pelampung mencapai suatu posisi tertentu.

2.7.4. Saringan Saringan berfungsi sebagai penyaring kotoran yang akan mengganggu.

  Kotoran yang ada di dalam refrigeran yang bersirkulasi dapat menempel dan mengendap dalam orifice dari katup ekspansi, katup hisap atau katup

buang kompresor, sehingga akan menggangu kerja dari kompresor.

   

2.8. Refrigeran

  Refrigeran adalah suatu zat yang mudah diubah bentuknya dari gas menjadi

cair atau sebaliknya, dipakai untuk menyerap kalor dari evaporator dan

membuang kalor di kondenser.

Dalam pemilihan refrigeran, sifat-sifat refrigeran yang perlu diperhatikan adalah

  1. Tekanan evaporator dan tekanan kondenser diusahakan lebih besar dari tekanan atmosfir untuk mencegah udara masuk dan memudahkan mencari kebocoran.

  2. Mempunyai viskositas yang rendah.

  3. Tidak beracun dan berbau merangsang.

  4. Tidak mudah terbakar dan mudah meledak.

  5. Tidak bersifat korosif.

  6. Mempunyai titik didih dan tekanan kondensasi yang rendah.

  

7. Mempunyai susunan kimia yang stabil, tidak terurai jika dimampatkan

(dikompesi), diembunkan dan diuapkan mempunyai kalor laten yang besar agar kalor penguapan yang terjadi di evaporator besar sehingga dapat menyerap kalor dalam jumlah yang besar pula dan refrigeran yang bersirkulasi sedikit.

  8. Hemat energi

  9. Ramah lingkungan (tidak merusak ozon)

   

2.9. Sistem Perpipaan

  2.9.1. Sistem Perpipaan Pada Refrigeran Dalam menentukan ukuran pipa refrigeran perlu diperhatikan faktor-faktor yang berhubungan dengan ekonomi dan kerugian akibat gesekan (friction loss ). Jika dilihat dari segi ekonomi tentunya dipilih ukuran pipa sekecil mungkin, akan tetapi dari segi lain akan dijumpai beberapa kerugian yang akan timbul akibat kerugian gesek, baik pada pipa suction maupun pada pipa discharge, yang nantinya akan mempengaruhi kapasitas sistem. Selain itu, adanya penurunan tekanan (pressure drop) pada liquid line akan menyebabkan refrigeran cair mengalir tidak lancar dengan konsekuensi katup ekspansi tidak akan bekerja normal.

  2.9.2. Sistem Perpipaan Pada Air Dingin Dan Udara Dingin Kunci keberhasilan dari sistem pendinginan adalah sebagian besar tergantung pada perencanaan sistem perpipaan. Dalam pemasangan perpipaan diusahakan tidak terlalu banyak belokan dan sambungan guna untuk mengurangi timbulnya kerugian gesekan (friction loss) dan kerugian tekanan (pressure loss) yang tedadi.

  Pipa-pipa pada yang mengalir air dingin atau udara dingin untuk menyegarkan ruangan harus diisolasi karena ada perbedaan temperatur antara air dingin atau udara dingin dengan udara luar. Tujuan lain dari

    dinding pipa. Bahan isolasi pipa dapat mengunakan asbestos, serat kaca, magnesium karbida, kalsium silikat, busa polistilen dan bulu binatang ternak. Untuk mencegah perembesan air embun melalui isolasi maka

permukaan luar isolasi biasanya dilapisi dengan aluminium koil.

   

BAB III BEBAN PENDINGINAN Dalam perancangan sistem penyegaran udara, beban pendinginan

  merupakan h a l y a n g p a l i n g p e n t i n g . U n t u k m e m p e r o l e h k e n y a m a n a n m a k a b e b a n pendinginan perlu diperhitungkan. Beban pendinginan yang dihitung juga akan menentukan sistem perpipaan dan ukuran ducting dari sistem penyegaran udara.

  Sumber beban pendinginan suatu ruangan ada, 2 macam yaitu beban kalor sensibel dan beban kalor laten. Beban kalor sensibel adalah beban karena kalor yang dilepas atau diperlukan untuk merubah temperatur. Sedangkan beban kalor laten adalah beban karena kalor yang dilepas atau diperlukan untuk berubah fase.

3.1. Kalor Sensibel

  Kalor sensibel suatu ruangan dapat ditimbulkan oleh

  1. Manusia

  2. Penyinaran matahari

  3. Udara luar yang masuk ke ruangan

  4. Peralatan listrik yang dioperasikan di dalam ruangan (motor listrik, televisi, kipas angin, tape, lampu, dll).

  5. Benda yang bertemperatur tinggi, seperti kopi, air panas, dan makanan yang dibawa ke dalam ruangan.

  o

  o BT.

  LS dan 107

  o

  BT. Untuk memudahkan perhitungan beban pendinginan, kondisi udara Yogyakarta dianggap sama dengan kondisi udara Jakarta. Kota Jakarta terletak pada 6

  

o

  LS dan 110,22